P53和Parkin共同调节线粒体自噬对BMSCs修复早期ONFH的作用及机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81902226
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0605.骨、关节、软组织移植与重建
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The survival and stemness of bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs) in the area of osteonecrosis of the femoral head (ONFH) are the keys to determine the efficacy of transplantation. However, oxidative stress in the osteonecrosis area lead to stress-induced apoptosis and senescence of transplanted BMSCs. It remains to be determined how to improve the survival and stemness of BMSCs. Studies have indicated that the main and important reason for the stress-induced apoptosis and senescence of transplanted BMSCs was the accumulation of damaged mitochondria in cells. Our previous study indicated that the upregulation of parkin and downregulation of P53 in BMSCs can enhance the mitophagy, and resist the stress-induced apoptosis and senescence of BMSCs. Based on these, our hypothesis is that P53 and parkin could regulate mitophagy through the PINKl-parkin pathway, resist the stress-induced apoptosis and senescence of BMSCs, and improve the efficacy of BMSCs transplantation. In the study, gene transfection and other techniques were used to determine whether P53 and parkin could regulate mitophagy through the above pathway, and then intervene the stress-induced apoptosis and senescence of BMSCs. The P53 and parkin genes were transfected into BMSCs to repair early steroid-induced ONFH models, then the repaired effect was evaluated by Micro-CT and immunology. In order to explore new ideas for resisting the stress-induced apoptosis and senescence of BMSCs and improving the effect of transplantation.
骨髓间充质干细胞(BMSCs)在股骨头坏死(ONFH)区的存活和干性是决定移植疗效的关键。但是,骨坏死区氧化应激导致移植的BMSCs应激性凋亡和衰老。如何提高BMSCs的存活和干性是尚待解决的难题。研究揭示受损线粒体积累是BMSCs应激性凋亡和衰老的重要原因。我们在BMSCs中上调Parkin并下调P53,可增强线粒体自噬,抵抗BMSCs应激性凋亡和衰老。据此我们推测:P53和Parkin可通过PINKl-Parkin途径调节线粒体自噬,进而抵抗BMSCs应激性凋亡和衰老,提高BMSCs移植疗效。本项目拟采用基因转染等技术,研究P53和Parkin是否通过上述途径调节线粒体自噬,进而干预BMSCs应激性凋亡和衰老;并将P53和Parkin基因转染BMSCs修复早期激素性ONFH模型,利用Micro-CT和免疫学等技术,评估修复效果;为抵抗BMSCs应激性凋亡和衰老、提高移植疗效探求新思路。

结项摘要

骨髓间充质干细胞(BMSCs)在早期激素性股骨头坏死(ONFH)的治疗中发挥重要的作用,但股骨头坏死区氧化应激导致移植的BMSCs出现应激性凋亡和衰老,从而降低了BMSCs对早期激素性ONFH的修复作用。如何提高BMSCs的存活和干性是亟待解决的难题。研究表明,受损线粒体的积累是导致BMSCs应激性凋亡和衰老的重要原因。为此,本项目主要研究P53和Parkin共同调节线粒体选择性自噬对BMSCs应激性凋亡和衰老的作用及机制;P53和Parkin共同调节线粒体选择性自噬对BMSCs移植修复早期激素性ONFH的作用;以及本项目延伸的两个子课题:(1)PARK7增强BMSCs抗氧化应激对BMSCs移植修复早期激素性ONFH的作用及机制;(2)NMNAT3通过改善线粒体功能抵抗BMSCs应激性凋亡的作用及机制。最终,得出以下重要结果:(1)在上调Parkin的同时下调P53的表达,可显著增强线粒体选择性自噬,清除细胞内积累的受损线粒体,能有效抵抗BMSCs应激性凋亡和衰老。(2)P53可与Parkin相互作用,抑制Parkin的线粒体易位和VDAC1的泛素化水平,导致线粒体自噬水平下降,细胞内受损线粒体含量增加,而下调P53的表达,可逆转上述结果;证明PINKl-Parkin途径是P53和Parkin共同调节线粒体选择性自噬的信号通路。(3)通过调控Parkin和P53的表达,增强BMSCs线粒体自噬,抵抗BMSCs应激性凋亡和衰老,可有效提高BMSCs对早期激素性ONFH的修复效果。(4)PARK7可通过调节Nrf2和ERK1/2信号通路增强BMSCs的抗氧化应激能力,提高BMSCs在早期激素性ONFH中的治疗效果。(5)NMNAT3可通过NAD+-Sirt3信号轴改善线粒体功能,进而抵抗BMSCs应激性凋亡。本项目探索了多种抵抗BMSCs应激性凋亡和衰老的干预方法,并为其提供了潜在的药物筛选靶点;为提高BMSCs移植修复早期激素性ONFH探索了新的思路。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
凋亡抑制因子5促进干细胞修复早期股骨头坏死的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    中华实验外科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谢志鸿;张飞;彭吾训;王涛;颜杨林;王川;邱汗柯
  • 通讯作者:
    邱汗柯
P53 and Parkin co-regulate mitophagy in bone marrow mesenchymal stem cells to promote the repair of early steroid-induced osteonecrosis of the femoral head
P53和Parkin共同调控骨髓间充质干细胞线粒体自噬促进早期激素性股骨头坏死的修复
  • DOI:
    10.1038/s41419-020-2238-1
  • 发表时间:
    2020-01-20
  • 期刊:
    CELL DEATH & DISEASE
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Zhang, Fei;Peng, Wuxun;Xie, Zhihong
  • 通讯作者:
    Xie, Zhihong
Overexpression of NMNAT3 improves mitochondrial function and enhances antioxidative stress capacity of bone marrow mesenchymal stem cells via the NAD+-Sirt3 pathway.
NMNAT3过表达通过NAD-Sirt3途径改善线粒体功能并增强骨髓间充质干细胞的抗氧化应激能力
  • DOI:
    10.1042/bsr20211005
  • 发表时间:
    2022-01-28
  • 期刊:
    Bioscience reports
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Wang T;Zhang F;Peng W;Wang L;Zhang J;Dong W;Tian X;Ye C;Li Y;Gong Y
  • 通讯作者:
    Gong Y
氧化应激预适应减轻骨髓间充质干细胞氧化应激损伤
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    细胞与分子免疫学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何华宾;张飞;彭吾训;张健;袁大江;郑应刚;王贞文
  • 通讯作者:
    王贞文
长链非编码RNA在激素性股骨头坏死发病机制中的作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中华实验外科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗鸿;彭吾训;张飞
  • 通讯作者:
    张飞

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  • 通讯作者:
    张飞
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
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    --
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    --
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    --
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    --
  • 发表时间:
    --
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    --
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  • 通讯作者:
    张飞

其他文献

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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